一种隔膜式电磁气泵制造技术

本实用新型专利技术涉及一种隔膜式电磁气泵，包括泵体、底座、散热器和测控单元，泵体包括泵盖、两头的气腔端盖、位于两个气腔端盖之间的嵌入参数相等而异性磁极共平面的两个永磁体的拉杆、分别固定于两个绝缘骨架上的参数相等且异性磁极相向的两个电磁线圈，泵体还包括与泵体绝缘骨架固定连接并与绝缘骨架上线圈气隙隔离的微型半导体制冷装置、分别位于两气腔端盖内的差动电容，底座的贯通孔外侧的温度传感器和差动电容信号送入测控单元，测控单元输出控制信号到微型半导体制冷装置。此隔膜式电磁气泵，实现泵内气温测控和导电橡胶膜片、拉杆行程故障的检测，大大提高了泵运行的安全性，提高了泵的使用寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电磁气泵，特别涉及一种隔膜式电磁气泵。
技术介绍
隔膜式电磁气泵在便携式电动吸引器、止血带和气垫床等医疗场合中作为低压小流量气压源已获得广泛应用。通常，隔膜式电磁气泵在交流电作用下，拉杆二侧对称的电磁线圈产生异极性的交变磁场，对嵌在拉杆内互反极性的永磁体分别产生引力和斥力，其合成的交变磁力沿拉杆轴向驱动拉杆，带动其二端膜片随着交流电周期性往复运动，用外力改变拉杆二端气腔体积而输出脉动正气压和负气压。此类电磁泵内部空间狭窄而散热效果不佳，运行过程中电磁线圈处容易升温发热，长期连续运行容易导致橡胶老化，例如出现裂纹；电网电压波动易使拉杆在电磁力作用下过冲或欠冲；橡胶膜片在温升与往复振动共同作用下容易软化，也会使得拉杆过冲，甚至不能承受拉杆之重，在橡胶膜片变形导致永磁体二侧受力不平衡等因素作用下，拉杆有时会偏向一侧电磁线圈，最终无法运动而停机。鉴于上述问题，有的电磁泵采用外冷流体，使得泵体积增大，失去微型优势；有的在电磁线圈回路串联NTC元件限流，但NTC元件的补偿作用是基于过流温升，不能解决电源瞬间波动以及膜片软化与老化所致的拉杆行程异常。
技术实现思路
本技术是针对现在隔膜式电磁气泵出现的膜片故障和电源波动导致的拉杆运动失控的问题，提出了 一种隔膜式电磁气泵，结合半导体制冷降温的温度测控装置，以及电磁泵自身差动电容来检测橡胶膜片与拉杆行程故障。本技术的技术方案为:一种隔膜式电磁气泵，包括泵体、底座、散热器和测控单元，泵体包括泵盖、两头的气腔端盖、位于两个气腔端盖之间的嵌入参数相等而异性磁极共平面的两个永磁体的拉杆、分别固定于两个绝缘骨架上的参数相等且异性磁极相向的两个电磁线圈，泵体还包括与泵体绝缘骨架固定连接并与绝缘骨架上线圈气隙隔离的微型半导体制冷装置、分别位于两气腔端盖内的差动电容，底座的贯通孔外侧的温度传感器和差动电容信号送入测控单元，测控单元输出控制信号到微型半导体制冷装置。所述两气腔端盖内部结构相同，对称安装，位于两端盖内的二个电容组成差动电容，每个电容的可动极板为与拉杆顶端固定连接的导电橡胶膜片，固定极板为端盖的气腔侧表面正对导电橡胶膜片的导电工程塑料，差动电容电介质是气腔端盖内空气。所述差动电容的导电工程塑料固定极板上有吸气阀和排气阀。所述导电橡胶膜片中心开孔，热膨胀系数大于拉杆的绝缘螺丝从气腔侧依次穿过绝缘弹簧垫圈、绝缘垫圈和导电橡胶膜片，然后与拉杆顶端的圆台固定连接，拉杆由二端的导电橡胶膜片支承其重量。所述测控单元包括差动电容检测模块、温度检测模块、微处理器、制冷装置电流调节模块、报警模块，差动电容检测模块将检测到差动电容的实时电容量转变为电压信号输出到微处理器，温度检测模块检测温度传感器的信号，将温度信号转换为电压信号送微处理器，微处理器计算后输出控制信号到制冷装置电流调节模块，调节微型半导体制冷装置工作电流，微处理器在电容量异常或温度异常时均会驱动报警模块发出警示。所述微型半导体制冷装置的热端贯通并凸出泵盖之外，与散热器贴合，泵盖与微型半导体制冷装置的热端二者交界处采用避震材料填充并密封。本技术的有益效果在于:本技术隔膜式电磁气泵，实现泵内气温测控和导电橡胶膜片、拉杆行程故障的检测，大大提高了泵运行的安全性，提高了泵的使用寿命。附图说明图1为本技术隔膜式电磁气泵内结构示意图；图2为本技术隔膜式电磁气泵中差动电容剖视图；图3为本技术隔膜式电磁气泵侧视图；图4为本技术隔膜式电磁气泵测控系统示意图。具体实施方式如图1所示隔膜式电磁气泵内结构示意图，包括嵌入参数相等而异性磁极共平面的永磁体7和永磁体12的拉杆1、分别固定于绝缘骨架6和9上的参数相等且异性磁极相向的电磁线圈5和10、固定于泵体绝缘骨架9且位于电磁线圈10上方与该线圈气隙隔离的微型半导体制冷装置11、底座2的贯通孔4外侧的温度传感器3、分别位于拉杆二端的气腔端盖13和8。拉杆I与二个电磁线圈5、10之间由均勻气隙隔离,且二个电磁线圈5、10的磁极端面与二个永磁体7、12磁极端面之间始终平行。拉杆I左右二端与二个端盖8、13之间的泵的静态机电结构是完全对称的，正常运行时呈差动形式。电磁泵接通交流电后，电磁线圈5和10产生等值交变的磁通。例如图1所示瞬间，电磁线圈5的N极与永磁体7的S极之间存在吸力，而与永磁体12的N极之间存在斥力；而电磁线圈10的S极与永磁体7的N极之间存在吸力，而与永磁体12的S极之间存在斥力。由于泵结构的对称性，拉杆I双侧所受吸力相等，斥力也相等，故拉杆I受到向右的轴向合力而右向运动，如图1的箭头所示。随着交流电极性周期性变化，电磁线圈5和10产生等值交变的磁通，导致拉杆I周期性地轴向往复水平运动。通电后泵内升温，在拉杆I往复运动作用下，可认为泵内狭窄空间内的空气被拉杆I搅拌均匀而等温。泵内气温由紧贴在底座2的贯通孔4外侧安装的温度传感器3检测并作信号反馈，该反馈量用于控制微型半导体制冷装置11制冷降温。图1中永磁体数量和电磁线圈数量仅是举例示意，实际数量可有所变化，但应保持拉杆I受到的合力始终为水平轴向。图1中的贯通孔4和微型半导体制冷装置11的位置仅是举例示意，实际贯通孔4只要保证温度传感器能在底座外正常测温，微型半导体制冷装置11也可安装在电磁线圈5上方。如图2所示差动电容剖视图，端盖8的气腔侧表面正对导电橡胶膜片17处采用导电工程塑料18，导电橡胶膜片17随拉杆I运动，与导电工程塑料18之间构成动态电容21的二块极板，其电介质是气腔内空气。由于对称结构，拉杆I 一侧导电橡胶膜片17远离导电工程塑料18导致气腔电容减小，气腔负压将打开吸气阀20，关闭排气阀19，把泵外气体吸入气腔，而拉杆I另一侧的电容就增大，对应的气腔正压将打开其排气阀，关闭其吸气阀，把气腔气体排出，故这二个动态电容组合能构成差动电容，其电介质温度是环境气温。正常运行过程中在拉杆I驱动下，拉杆左右的二片导电橡胶膜片有规律受迫振动，使得被检差动电容量在正常值区间内动态波动，而导电橡胶膜片的异常运动、裂纹或软化变形都会导致被检差动电容进入异常值区间。导电橡胶膜片17中心开孔，热膨胀系数大于拉杆I的绝缘螺丝16从气腔侧依次穿过绝缘弹簧垫圈14、绝缘垫圈15和导电橡胶膜片17，然后与拉杆I顶端的圆台固定连接。运行中泵内气温高于环境气温时，将致绝缘螺丝16与拉杆I更紧密连接而不会松脱，而泵内气温低于环境气温时，绝缘弹簧垫圈14的压力也能使之紧密连接。由于拉杆I左右二侧的泵的结构对称，拉杆I双侧均是上述结构。拉杆I由二端的导电橡胶膜片支承其重量，且要求导电橡胶膜片的常温变形均可忽略。如图3所示侧视图，泵封闭运行，届时泵的地脚24应保证底座2外侧安装的温度传感器3有一定净空高度。微型半导体制冷装置11的热端贯通并凸出泵盖22之外，二者交界处采用避震材料填充并密封，避免泵振动导致二者碰撞。运行时，微型半导体制冷装置11冷端给泵内降温，而热端升温则由其上安装的散热器23解决。如图4所示测控系统示意图,本测控系统工作原理如下:该泵在常规运行过程中，拉杆I 二端导电橡胶膜片与二个气腔固定端盖的导电工程塑料层之间构成的差动电容，膜片受拉杆驱动而往复运动，使电容量在正常范围内近似周期性波动。差动电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔膜式电磁气泵，包括泵体、底座（2）、散热器（23）和测控单元，泵体包括泵盖（22）、两头的气腔端盖（8、13）、位于两个气腔端盖（8、13）之间的嵌入参数相等而异性磁极共平面的两个永磁体（7、12）的拉杆（1）、分别固定于两个绝缘骨架（6、9）上的参数相等且异性磁极相向的两个电磁线圈（5、10），其特征在于，泵体还包括与泵体绝缘骨架固定连接并与绝缘骨架上线圈气隙隔离的微型半导体制冷装置(11)、分别位于两气腔端盖（8、13）内的差动电容，底座(2)的贯通孔(4)外侧的温度传感器(3)和差动电容信号送入测控单元，测控单元输出控制信号到微型半导体制冷装置(11)。

【技术特征摘要】
2012.07.06 CN 201210231874.91.一种隔膜式电磁气泵，包括泵体、底座(2)、散热器(23)和测控单元，泵体包括泵盖(22)、两头的气腔端盖(8、13)、位于两个气腔端盖(8、13)之间的嵌入参数相等而异性磁极共平面的两个永磁体(7、12)的拉杆(I)、分别固定于两个绝缘骨架(6、9)上的参数相等且异性磁极相向的两个电磁线圈(5、10)，其特征在于，泵体还包括与泵体绝缘骨架固定连接并与绝缘骨架上线圈气隙隔离的微型半导体制冷装置(11)、分别位于两气腔端盖(8、13)内的差动电容，底座(2)的贯通孔(4)外侧的温度传感器(3)和差动电容信号送入测控单元，测控单元输出控制信号到微型半导体制冷装置(11)。2.根据权利要求1所述隔膜式电磁气泵，其特征在于，所述两气腔端盖(8、13)内部结构相同，对称安装，位于两端盖(8、13)内的二个电容组成差动电容，每个电容的可动极板为与拉杆(I)顶端固定连接的导电橡胶膜片，固定极板为端盖的气腔侧表面正对导电橡胶膜片的导电工程塑料，差动电容电介质是气腔端盖(8、13 )内空气。3.根据权利要求2所述隔膜式电...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙逊，邓菲，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：实用新型
国别省市：